LiDAR y fotogrametría son dos de las tecnologías más utilizadas para capturar información del terreno, generar modelos tridimensionales y realizar trabajos de topografía y digitalización.
Ambas permiten obtener una gran cantidad de datos, pueden utilizarse junto con drones y son habituales en proyectos de ingeniería, construcción, industria, patrimonio o gestión territorial.
Sin embargo, LiDAR y fotogrametría no funcionan de la misma manera ni son siempre intercambiables.
Elegir correctamente entre una tecnología y otra puede marcar una diferencia importante en la calidad de los datos obtenidos, el tiempo necesario para realizar el trabajo y los recursos destinados al proyecto.
¿Qué es la fotogrametría?
La fotogrametría es una técnica que permite obtener información métrica y tridimensional a partir de fotografías tomadas desde diferentes posiciones.
En los trabajos realizados con drones se captura una gran cantidad de imágenes de una misma superficie manteniendo un determinado solapamiento entre fotografías.
Posteriormente, mediante software especializado, se identifican puntos comunes entre las imágenes y se calcula su posición tridimensional.
De este proceso pueden obtenerse diferentes productos:
- ortofotografías;
- nubes de puntos;
- modelos digitales del terreno o de superficies;
- modelos tridimensionales;
- mediciones de distancias, áreas y volúmenes;
- información para levantamientos topográficos.
La principal característica de la fotogrametría es que parte de imágenes.
Por tanto, además de proporcionar información geométrica, permite generar representaciones visuales muy detalladas del entorno.
¿Qué es LiDAR?
LiDAR corresponde a las siglas de Light Detection and Ranging.
A diferencia de la fotogrametría, no calcula la geometría principalmente a partir de fotografías.
Un sensor LiDAR emite pulsos láser hacia los objetos y mide el tiempo que tarda la señal en regresar.
A partir de esas mediciones se calcula la distancia entre el sensor y los diferentes puntos de la superficie.
El resultado es una nube formada por una gran cantidad de puntos tridimensionales con coordenadas espaciales.
Esta nube de puntos permite reconstruir con gran detalle la geometría de terrenos, edificios, infraestructuras o instalaciones industriales.
Los sensores pueden utilizarse desde plataformas terrestres o instalarse en drones dependiendo de las características del proyecto.
LiDAR vs fotogrametría: ¿cuál es la diferencia principal?
La principal diferencia está en cómo se obtiene la información tridimensional.
La fotogrametría reconstruye la geometría comparando fotografías tomadas desde diferentes posiciones.
LiDAR realiza mediciones directas de distancia mediante pulsos láser.
Esta diferencia provoca que cada tecnología tenga comportamientos distintos según el entorno en el que se utilice.
Comparación entre LiDAR y fotogrametría
| Característica | Fotogrametría | LiDAR |
|---|---|---|
| Tecnología principal | Fotografías | Pulsos láser |
| Resultado habitual | Ortofotos, modelos 3D y nube de puntos | Nube de puntos 3D |
| Información visual | Muy alta | Menor si no se combina con imágenes |
| Vegetación | Registra principalmente la superficie visible | Puede obtener información entre huecos de la vegetación |
| Dependencia de iluminación | Mayor | Menor |
| Texturas y color | Excelente | Requiere información adicional para un resultado visual equivalente |
| Aplicación en drones | Muy habitual | Sí |
| Uso en interiores | Posible con técnicas específicas | Muy adecuado mediante escáner láser terrestre |
| Coste | Generalmente inferior | Tecnología habitualmente más especializada |
No existe, por tanto, una tecnología que sea universalmente mejor.
La elección depende de qué información necesita realmente el proyecto.
¿Cuándo utilizar fotogrametría?
La fotogrametría resulta especialmente adecuada cuando además de información geométrica necesitamos disponer de una representación visual detallada del terreno o de la infraestructura.
Topografía con drones
Es una de sus aplicaciones más conocidas.
Un vuelo fotogramétrico permite cubrir superficies amplias y obtener información que posteriormente puede utilizarse para mediciones y representación cartográfica.
Seguimiento de obras
Las imágenes aéreas permiten documentar periódicamente la evolución de una construcción.
Al repetir los vuelos en diferentes fases pueden compararse los cambios producidos durante la ejecución.
Cálculo de superficies y volúmenes
Las nubes de puntos y modelos obtenidos mediante fotogrametría permiten realizar determinados cálculos sobre el terreno o sobre acopios de materiales.
Modelado 3D de edificios e infraestructuras
Cuando el aspecto visual resulta importante, la fotogrametría permite obtener modelos tridimensionales con texturas procedentes de las fotografías originales.
Patrimonio
En elementos arquitectónicos o patrimoniales puede resultar especialmente útil porque permite registrar tanto la geometría como la apariencia exterior.
¿Cuándo utilizar LiDAR?
LiDAR destaca en proyectos donde es necesario obtener una representación geométrica muy detallada o cuando las condiciones dificultan el uso exclusivo de imágenes.
Terrenos con vegetación
Este es uno de los casos más importantes.
La fotogrametría reconstruye principalmente aquello que puede ver la cámara.
Cuando existe vegetación abundante, las hojas y ramas pueden ocultar el terreno.
Los pulsos LiDAR pueden atravesar determinados huecos existentes entre la vegetación y registrar retornos procedentes de diferentes alturas.
Esto permite obtener información que posteriormente puede utilizarse para distinguir vegetación y superficie del terreno.
Entornos industriales
Las instalaciones industriales suelen estar formadas por tuberías, estructuras, equipos y geometrías complejas.
El escaneo láser permite generar nubes de puntos detalladas que representan el estado real de la instalación.
Esta información puede utilizarse posteriormente para mediciones, planificación de modificaciones o generación de modelos.
Digitalización de edificios
Cuando se necesita conocer con precisión la geometría existente de un edificio, el láser escáner permite registrar paredes, forjados, instalaciones y numerosos elementos constructivos.
La nube de puntos puede convertirse posteriormente en una base para procesos de modelado.
Modelado BIM a partir del estado existente
En rehabilitación o reforma no siempre existen planos actualizados.
Digitalizar primero el edificio permite trabajar sobre una representación mucho más fiel de la realidad.
La nube de puntos puede utilizarse como referencia para desarrollar posteriormente modelos BIM.
Infraestructuras complejas
Puentes, túneles, estructuras industriales y otros elementos de geometría compleja pueden beneficiarse de una captura mediante escaneo láser.
¿LiDAR es más preciso que la fotogrametría?
La respuesta correcta es: depende del proyecto, del equipo utilizado y de la metodología de captura.
No debería elegirse una tecnología basándose únicamente en la idea de que una es siempre más precisa que otra.
En un levantamiento fotogramétrico correctamente planificado pueden conseguirse resultados de alta calidad.
Del mismo modo, un sistema LiDAR utilizado sin una metodología adecuada tampoco garantiza automáticamente que los datos sean útiles.
La precisión final depende de muchos factores:
- sensor utilizado;
- distancia al objeto;
- planificación;
- georreferenciación;
- características del terreno;
- calibración;
- procesamiento posterior;
- objetivo final del trabajo.
Por este motivo, la pregunta más importante no es únicamente qué tecnología ofrece mayor precisión, sino qué precisión necesita realmente el proyecto y qué técnica permite conseguirla de la manera más eficiente.
¿Qué ocurre con la vegetación?
Este es uno de los puntos donde existe una diferencia especialmente importante.
Imagine un terreno cubierto de árboles y matorral.
Una cámara aérea fotografía la parte superior visible de esa vegetación. Por tanto, un modelo basado únicamente en esas fotografías puede representar principalmente la superficie que puede observarse desde el aire.
LiDAR trabaja de otra manera.
Durante el escaneo se producen numerosos pulsos y pueden registrarse retornos procedentes de diferentes elementos de la escena.
Parte de esa información puede corresponder a la vegetación y parte al terreno visible entre ella.
Después de procesar y clasificar la nube de puntos es posible obtener una representación más útil de la superficie situada bajo determinadas coberturas vegetales.
Por eso LiDAR suele tener una ventaja importante en trabajos forestales, estudios del terreno y proyectos donde la vegetación dificulta la observación directa.
¿Y si necesito una ortofoto?
Si uno de los principales productos necesarios es una ortofotografía de alta resolución, la fotogrametría suele desempeñar un papel fundamental.
Las fotografías tomadas por el dron pueden procesarse y corregirse geométricamente hasta formar una imagen continua de la zona estudiada.
Las ortofotos son especialmente útiles para:
- planificación;
- cartografía;
- seguimiento de obra;
- inventarios;
- inspecciones;
- mediciones;
- comparación temporal.
LiDAR proporciona principalmente información geométrica, por lo que si además se necesita una representación fotográfica detallada puede ser necesario combinar ambas tecnologías.
¿Se pueden combinar LiDAR y fotogrametría?
Sí, y en determinados proyectos esta puede ser precisamente la mejor solución.
No siempre hay que plantear el problema como una elección entre una tecnología u otra.
LiDAR puede proporcionar una geometría muy detallada y la fotogrametría puede añadir información visual de gran calidad.
Combinando diferentes fuentes de datos es posible obtener una representación mucho más completa del entorno.
Esta estrategia resulta especialmente interesante en:
- ingeniería civil;
- digitalización de infraestructuras;
- patrimonio histórico;
- entornos industriales;
- proyectos BIM;
- terrenos complejos.
La clave está en determinar previamente qué información se necesita.
Láser escáner terrestre frente a LiDAR con drones
Otro aspecto importante es diferenciar entre el escaneo desde tierra y el escaneo aéreo.
Un láser escáner terrestre se instala en diferentes posiciones alrededor o dentro del elemento que se desea digitalizar.
Resulta especialmente útil para:
- edificios;
- interiores;
- plantas industriales;
- instalaciones;
- patrimonio;
- estructuras.
Un sensor instalado en un dron, por el contrario, permite capturar información desde el aire y cubrir superficies o zonas que serían más difíciles de registrar desde tierra.
En muchos proyectos ambas perspectivas pueden complementarse.
¿Qué tecnología conviene utilizar en construcción?
Depende de la fase del proyecto.
Para un seguimiento periódico de obra, obtener ortofotos y registrar visualmente los avances, la fotogrametría con drones puede proporcionar información muy útil.
Si el objetivo es digitalizar un edificio existente con detalle para generar posteriormente un modelo BIM, el escaneo láser puede ser especialmente adecuado.
En proyectos complejos pueden utilizarse varias técnicas durante diferentes fases.
La tecnología debe adaptarse al objetivo y no al contrario.
¿Qué tecnología conviene utilizar en ingeniería civil?
En ingeniería civil también pueden coexistir diferentes necesidades.
Un proyecto puede requerir:
- levantamiento del terreno;
- inspección de infraestructuras;
- generación de ortofotos;
- creación de modelos digitales;
- medición de elementos;
- digitalización de estructuras;
- seguimiento de trabajos.
Según las características del entorno, puede utilizarse fotogrametría, LiDAR, escaneo láser terrestre o una combinación de diferentes sistemas.
¿Qué tecnología utilizar en una planta industrial?
En una planta industrial suele ser especialmente importante conocer el estado real de las instalaciones.
Los planos existentes pueden no reflejar todas las modificaciones realizadas durante la vida de la planta.
Una nube de puntos obtenida mediante escaneo 3D permite disponer de una representación actualizada de tuberías, equipos, estructuras y otros elementos.
A partir de esos datos pueden planificarse modificaciones o comprobar posibles interferencias antes de realizar trabajos físicos sobre la instalación.
Para otras tareas, como inspecciones aéreas de cubiertas o elementos elevados, los drones pueden complementar perfectamente la digitalización terrestre.
El error de contratar una tecnología antes de definir el objetivo
Uno de los errores más habituales en proyectos de digitalización consiste en comenzar preguntando:
“¿Necesito LiDAR o fotogrametría?”
Antes debería responderse a otras preguntas:
¿Qué necesitamos medir?
¿Qué entregable utilizaremos después?
¿Qué precisión necesita el proyecto?
¿Hay vegetación?
¿Necesitamos imágenes realistas?
¿Queremos una nube de puntos?
¿El trabajo se realiza en exterior o interior?
¿Los datos deben utilizarse posteriormente en CAD o BIM?
Cuando estas preguntas están claras resulta mucho más sencillo seleccionar la tecnología adecuada.
LiDAR vs fotogrametría: ¿cuál elegir?
Como regla general, la fotogrametría es especialmente interesante cuando necesitamos información visual, ortofotografías, modelos tridimensionales texturizados o levantamientos de superficies claramente visibles.
LiDAR y el escaneo láser 3D destacan cuando necesitamos registrar geometrías complejas, obtener nubes de puntos muy detalladas, trabajar en determinadas zonas con vegetación o digitalizar instalaciones existentes.
Pero muchos proyectos no requieren elegir exclusivamente una de ellas.
La combinación de drones, fotogrametría y láser escáner permite obtener diferentes tipos de información y adaptar el proceso de captura al objetivo real del cliente.
En Drónica trabajamos con diferentes tecnologías de captura y procesamiento de datos, incluyendo fotogrametría, drones, láser escáner, nubes de puntos y modelado 3D/BIM.
Antes de comenzar un proyecto analizamos qué información necesita el cliente para seleccionar la solución técnica más adecuada, evitando utilizar una tecnología simplemente porque sea la más conocida o la más novedosa.